功率因数校正电路结构、控制方法及电器技术

本发明专利技术提供一种功率因数校正电路结构、控制方法及电器。其中功率因数校正电路结构包括：相位环电路，与负载电路相连接，用于根据所述负载电路的电压信号和电流信号获得所述电压信号和所述电流信号的相位差，以实现电流与电压同相控制；输入电流合成电路，与所述相位环电路和所述负载电路相连接，用于将所述相位环电路获得的相位差和所述负载电路的电流信号合成为与电压同相的输入电流。本发明专利技术提供的技术方案不需要检测过零点相位即可达到控制电流相位的效果，由于不需要大量的过零检测，节省了许多芯片资源；利用锁相环的核心思想来对电流相位进行锁定，控制精度高，即使负载变化幅度大也不会失锁，使得PFC能更加稳定可靠地发挥其作用。

Power factor correction circuit structure, control method and electric appliance

The invention provides a power factor correction circuit structure, a control method and an electric appliance. The power factor correction circuit structure comprises a phase loop circuit is connected with the load circuit, used to obtain the phase voltage signal and the current signal to voltage signal and the current signal of the load circuit of the poor, in order to achieve the current and voltage phase control; input current synthesis circuit, which is connected with the phase ring the circuit and the load circuit for current signal synthesis phase the phase loop gain difference and the load circuit to the input current and voltage phase. The technical scheme provided by the invention does not need to detect zero phase current phase control can achieve the effect, because it does not need a large number of zero detection, save a lot of chip resources; the core idea of the phase-locked loop to lock the current phase, the control precision is high, the load variation is not lost, so PFC can be more stable and reliable to play its role.

【技术实现步骤摘要】
功率因数校正电路结构、控制方法及电器
本专利技术涉及电子
，尤其涉及一种功率因数校正电路结构、控制方法及电器。
技术介绍
现阶段传统的PFC(PowerFactorCorrection，功率因数校正)实现的控制方法主要有平均电流控制，峰值电流控制，滞环电流控制和单周期控制，这些控制方式在软件上的实现并没有以电流的实时相位和幅值进行判定和控制，在一定程度上降低了控制的精准性，同时也容易引起过冲的电流。而业界则有的利用芯片资源的AD采集过零点的时间，经过滤波等处理来实现对电流相位的确定，从而达到PFC控制策略平滑投切的效果，但是这样在检测电流的数据以及计算过零点等地方占用比较多资源，纯属浪费。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种功率因数校正电路结构，包括：相位环电路，与负载电路相连接，用于根据所述负载电路的电压信号和电流信号获得所述电压信号和所述电流信号的相位差，以实现电流与电压同相控制；输入电流合成电路，与所述相位环电路和所述负载电路相连接，用于将所述相位环电路获得的相位差和所述负载电路的电流信号合成为与电压同相的输入电流。可选地，还包括幅度环电路，与所述输入电流合成电路相连接，用于根据所述负载电路的电压信号产生电压幅值控制信号；所述输入电流合成电路还用于：将所述相位环电路获得的相位差、所述幅度环电路输出的电压幅值控制信号和所述负载电路的电流信号合成为与电压同相的输入电流。可选地，还包括电压采样电路和电流采样电路，分别用于采集所述负载电路的电压信号和电流信号；所述负载电路通过所述电压采样电路和所述电流采样电路，与所述相位环电路相连接；所述相位环电路还用于：根据所述电压采样电路采集的电压信号和所述电流采样电路采集的电流信号获得所述电压信号和所述电流信号的相位差，以实现电流与电压同相控制；在所述功率因数校正电路结构不包括所述幅度环电路的情况下，所述输入电流合成电路还用于：将所述相位环电路获得的相位差和所述电流采样电路采集的电流信号合成为与电压同相的输入电流；在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路的情况下，所述输入电流合成电路还用于：将所述相位环电路获得的相位差、所述幅度环电路输出的电压幅值控制信号和所述电流采样电路采集的电流信号合成为与电压同相的输入电流。可选地，还包括通过所述电压采样电路和所述电流采样电路将所述负载电路的电压信号和电流信号转变为弱电信号后，输出给所述相位环电路。可选地，还包括第一乘法器，所述电压采样电路和所述电流采样电路通过第一乘法器与所述相位环电路相连接；所述第一乘法器用于将所述电压采样电路采集到的负载电路的电压信号和所述电流采样电路采集到的负载电路的电流信号相乘后，输出给所述相位环电路。可选地，所述电压采样电路和/或所述电流采样电路还包括转换单元，所述转换单元用于：将所述电压采样电路采集到的负载电路的电压信号和/或所述电流采样电路采集到的负载电路的电流信号进行数学变换，使所述负载电路的电压信号和电流信号的角频率相同，然后输出给所述第一乘法器。可选地，所述相位环电路包括环路滤波器，所述环路滤波器与所述第一乘法器相连接，用于接收所述第一乘法器输出的信号，并滤掉所述第一乘法器输出的信号中的高频成分；所述环路滤波器的传递函数模型为其中p＝1/(T1+T2),z＝1/T1,T1和T2为环路滤波器的时间常数，K为待定系数，其值根据电路结构确定。可选地，所述相位环电路还包括AD转换器和第一PID控制器；所述AD转换器与所述环路滤波器相连接，用于接收所述环路滤波器输出的模拟信号，并将所述环路滤波器输出的模拟信号转换成数字信号；所述第一PID控制器与所述AD转换器相连接，用于接收所述所述AD转换器输出的数字信号，并调节所述数字信号的幅值和相位的输出量，以控制所述数字信号的幅值和相位的误差。可选地，所述相位环电路还包括反正弦处理器和累加器；所述反正弦处理器与所述第一PID控制器相连接，用于接收所述第一PID控制器输出的信号，并将所述第一PID控制器输出的信号进行反正弦函数的处理，得到所述第一PID控制器输出的信号的相位值；所述累加器与所述反正弦处理器相连接，用于接收所述反正弦处理器输出的信号的相位值，并将所述反正弦处理器输出的信号的相位值进行求平均值的计算。可选地，还包括第一减法器，所述第一减法器与所述累加器和所述反正弦处理器相连接，用于将所述反正弦处理器输出的信号的相位值与所述累加器输出的平均值进行相减，得到所述电压信号和所述电流信号的相位差。可选地，所述输入电流合成电路包括延时电路，所述延时电路与所述第一减法器相连接，用于将所述第一减法器得到的所述电压信号和所述电流信号的相位差转换到时域为用以得到与电压同相的信号,其转换的传递函数为其中，是延迟的时间。可选地，在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路的情况下，所述幅度环电路包括第二减法器和第二PID控制器；所述第二减法器用于计算电压幅值差值，所述电压幅值差值为所述负载电路的实时电压幅值和期望输出的电压幅值的差值；所述第二PID控制器与所述第二减法器相连接，用于调节所述第二减法器输出的电压幅值差值的输出量，以控制所述第二减法器输出的电压幅值差值的误差，并将包括所述调节后的电压幅值差值的所述电压幅值控制信号输出。可选地，所述输入电流合成电路还包括第二乘法器，与所述延时电路和所述第二PID控制器相连接，用于将所述延时电路输出的与电压同相的信号与所述通过第二PID控制器调节后的电压幅值差值相乘，以得到跟踪的目标电流值。可选地，所述输入电流合成电路还包括第三减法器；在所述功率因数校正电路结构不包括所述幅度环电路的情况下，所述第三减法器与所述延时电路和所述电流采样电路相连接，用于得到所述延时电路输出的与电压同相的信号与所述电流采样电路采集的电流信号的差值；在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路的情况下，所述第三减法器与所述第二乘法器和所述电流采样电路相连接，用于得到所述第二乘法器输出的跟踪的目标电流值与所述电流采样电路采集的电流信号的差值。可选地，还包括：在所述负载电路设置有Mos管或者IGBT管；所述输入电流合成电路还包括滞环比较器、集成IC或运算放大器中其中一个，所述滞环比较器、集成IC或运算放大器中其中一个与所述第三减法器和所述负载电路中的Mos管或者IGBT管相连接，用于接收所述第三减法器输出的差值，并根据所述第三减法器输出的差值产生PWM波形，从而驱动所述Mos管或者IGBT管进行通断，合成所述与电压同相的输入电流波形。本专利技术另一方面还提供了一种电器，具有以上任一项所述的功率因数校正电路结构。可选地，所述电器包括空调。本专利技术又一方面还提供了一种功率因数校正控制方法，包括：设置相位环电路，所述相位环电路与负载电路相连接，用于根据所述负载电路的电压信号和电流信号获得所述电压信号和所述电流信号的相位差，以实现电流与电压同相控制；设置输入电流合成电路，所述输入电流合成电路与所述相位环电路和所述负载电路相连接，用于将所述相位环电路获得的相位差和所述负载电路的电流信号合成为与电压同相的输入电流。可选地，还包括设置幅度环电路，所述幅度环电路与所述输入电流合成电路相连接，用于根据所述负载电路的电压信号产生电压幅值控制信号；所述输入电流合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率因数校正电路结构，其特征在于，包括：相位环电路，与负载电路相连接，用于根据所述负载电路的电压信号和电流信号获得所述电压信号和所述电流信号的相位差，以实现电流与电压同相控制；输入电流合成电路，与所述相位环电路和所述负载电路相连接，用于将所述相位环电路获得的相位差和所述负载电路的电流信号合成为与电压同相的输入电流。

【技术特征摘要】
1.一种功率因数校正电路结构，其特征在于，包括：相位环电路，与负载电路相连接，用于根据所述负载电路的电压信号和电流信号获得所述电压信号和所述电流信号的相位差，以实现电流与电压同相控制；输入电流合成电路，与所述相位环电路和所述负载电路相连接，用于将所述相位环电路获得的相位差和所述负载电路的电流信号合成为与电压同相的输入电流。2.根据权利要求1所述的功率因数校正电路结构，其特征在于，还包括幅度环电路，与所述输入电流合成电路相连接，用于根据所述负载电路的电压信号产生电压幅值控制信号；所述输入电流合成电路还用于：将所述相位环电路获得的相位差、所述幅度环电路输出的电压幅值控制信号和所述负载电路的电流信号合成为与电压同相的输入电流。3.根据权利要求1或2所述的功率因数校正电路结构，其特征在于，还包括电压采样电路和电流采样电路，分别用于采集所述负载电路的电压信号和电流信号；所述负载电路通过所述电压采样电路和所述电流采样电路，与所述相位环电路相连接；所述相位环电路还用于：根据所述电压采样电路采集的电压信号和所述电流采样电路采集的电流信号获得所述电压信号和所述电流信号的相位差，以实现电流与电压同相控制；在所述功率因数校正电路结构不包括所述幅度环电路的情况下，所述输入电流合成电路还用于：将所述相位环电路获得的相位差和所述电流采样电路采集的电流信号合成为与电压同相的输入电流；在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路的情况下，所述输入电流合成电路还用于：将所述相位环电路获得的相位差、所述幅度环电路输出的电压幅值控制信号和所述电流采样电路采集的电流信号合成为与电压同相的输入电流。4.根据权利要求3所述的功率因数校正电路结构，其特征在于，还包括通过所述电压采样电路和所述电流采样电路将所述负载电路的电压信号和电流信号转变为弱电信号后，输出给所述相位环电路。5.根据权利要求3或4所述的功率因数校正电路结构，其特征在于，还包括第一乘法器，所述电压采样电路和所述电流采样电路通过第一乘法器与所述相位环电路相连接；所述第一乘法器用于将所述电压采样电路采集到的负载电路的电压信号和所述电流采样电路采集到的负载电路的电流信号相乘后，输出给所述相位环电路。6.根据权利要求5所述的功率因数校正电路结构，其特征在于，所述电压采样电路和/或所述电流采样电路还包括转换单元，所述转换单元用于：将所述电压采样电路采集到的负载电路的电压信号和/或所述电流采样电路采集到的负载电路的电流信号进行数学变换，使所述负载电路的电压信号和电流信号的角频率相同，然后输出给所述第一乘法器。7.根据权利要求5或6所述的功率因数校正电路结构，其特征在于，所述相位环电路包括环路滤波器，所述环路滤波器与所述第一乘法器相连接，用于接收所述第一乘法器输出的信号，并滤掉所述第一乘法器输出的信号中的高频成分；所述环路滤波器的传递函数模型为其中p＝1/(T1+T2),z＝1/T1,T1和T2为环路滤波器的时间常数，K为待定系数，其值根据电路结构确定。8.根据权利要求7所述的功率因数校正电路结构，其特征在于，所述相位环电路还包括AD转换器和第一PID控制器；所述AD转换器与所述环路滤波器相连接，用于接收所述环路滤波器输出的模拟信号，并将所述环路滤波器输出的模拟信号转换成数字信号；所述第一PID控制器与所述AD转换器相连接，用于接收所述所述AD转换器输出的数字信号，并调节所述数字信号的幅值和相位的输出量，以控制所述数字信号的幅值和相位的误差。9.根据权利要求8所述的功率因数校正电路结构，其特征在于，所述相位环电路还包括反正弦处理器和累加器；所述反正弦处理器与所述第一PID控制器相连接，用于接收所述第一PID控制器输出的信号，并将所述第一PID控制器输出的信号进行反正弦函数的处理，得到所述第一PID控制器输出的信号的相位值；所述累加器与所述反正弦处理器相连接，用于接收所述反正弦处理器输出的信号的相位值，并将所述反正弦处理器输出的信号的相位值进行求平均值的计算。10.根据权利要求9所述的功率因数校正电路结构，其特征在于，还包括第一减法器，所述第一减法器与所述累加器和所述反正弦处理器相连接，用于将所述反正弦处理器输出的信号的相位值与所述累加器输出的平均值进行相减，得到所述电压信号和所述电流信号的相位差。11.根据权利要求10所述的功率因数校正电路结构，其特征在于，所述输入电流合成电路包括延时电路，所述延时电路与所述第一减法器相连接，用于将所述第一减法器得到的所述电压信号和所述电流信号的相位差转换到时域为用以得到与电压同相的信号,其转换的传递函数为其中，是延迟的时间。12.根据权利要求2-11中任一项所述的功率因数校正电路结构，其特征在于，在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路的情况下，所述幅度环电路包括第二减法器和第二PID控制器；所述第二减法器用于计算电压幅值差值，所述电压幅值差值为所述负载电路的实时电压幅值和期望输出的电压幅值的差值；所述第二PID控制器与所述第二减法器相连接，用于调节所述第二减法器输出的电压幅值差值的输出量，以控制所述第二减法器输出的电压幅值差值的误差，并将包括所述调节后的电压幅值差值的所述电压幅值控制信号输出。13.根据权利要求12所述的功率因数校正电路结构，其特征在于，所述输入电流合成电路还包括第二乘法器，与所述延时电路和所述第二PID控制器相连接，用于将所述延时电路输出的与电压同相的信号与所述通过第二PID控制器调节后的电压幅值差值相乘，以得到跟踪的目标电流值。14.根据权利要求11或13所述的功率因数校正电路结构，其特征在于，所述输入电流合成电路还包括第三减法器；在所述功率因数校正电路结构不包括所述幅度环电路的情况下，所述第三减法器与所述延时电路和所述电流采样电路相连接，用于得到所述延时电路输出的与电压同相的信号与所述电流采样电路采集的电流信号的差值；在所述功率因数校正电路结构包括所述幅度环电路的情况下，所述第三减法器与所述第二乘法器和所述电流采样电路相连接，用于得到所述第二乘法器输出的跟踪的目标电流值与所述电流采样电路采集的电流信号的差值。15.根据权利要求14所述的功率因数校正电路结构，其特征在于，还包括：在所述负载电路设置有Mos管或者IGBT管；所述输入电流合成电路还包括滞环比较器、集成IC或运算放大器中其中一个，所述滞环比较器、集成IC或运算放大器中其中一个与所述第三减法器和所述负载电路中的Mos管或者IGBT管相连接，用于接收所述第三减法器输出的差值，并根据所述第三减法器输出的差值产生PWM波形，从而驱动所述Mos管或者IGBT管进行通断，合成所述与电压同相的输入电流波形。16.一种电器，其特征在于，具有如权利要求1-15中任一项所述的功率因数校正电路结构。17.根据权利要求16所述的电器，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭立鹏，范少稳，尹伟锋，
申请(专利权)人：珠海凌达压缩机有限公司，珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44